Estudios de aislamiento de matriz de ácido carbónico - la fase de vapor por encima de la β-polimorfismo

Área de la Ciencia:

• La astroquímica es astroquímica.
• Química del estado sólido.
• La espectroscopia es una técnica de espectroscopia.

Sus antecedentes:

• Dos polimorfos de ácido carbónico (α- y β-H2CO3) fueron previamente aislados como películas cristalinas y estudiados usando espectroscopia infrarroja y Raman.
• Determinar la estructura cristalina de estos polimorfos mediante difracción de rayos X ha sido un desafío.
• Estudios anteriores sugirieron que la β-H2CO3 se descompone tras la sublimación, a diferencia de la α-H2CO3.

Objetivo del estudio:

• Para investigar las propiedades de sublimación y recondensación del polimorfo β del ácido carbónico.
• Para analizar la estructura molecular y los conformadores de β-H2CO3 en una matriz de gases nobles.
• Evaluar las implicaciones de la estabilidad de β-H2CO3 para los entornos astrofísicos.

Principales métodos:

• Sublimación de β-H2CO3 y atrapamiento de la fase de vapor en una matriz de gas noble.
• Análisis de las moléculas atrapadas utilizando la espectroscopia de infrarrojos con transformación de Fourier (FTIR).
• Comparación de los espectros FTIR con los de α-H2CO3.

Principales resultados:

• Se aisló con éxito ácido carbónico no descompuesto en una matriz y se logró la recondensación después de la eliminación de la matriz, demostrando ciclos de sublimación y recondensación para β-H2CO3.3.
• Las asignaciones espectrales FTIR revelaron dos conformadores de monómero de ácido carbónico distintos (C(2v) y C(s)).
• No se encontró evidencia de dímeros centrosimétricos de ácido carbónico (C(2h), lo que sugiere que los monómeros son entrópicamente favorecidos a 250 K para β-H2CO3.3.

Conclusiones:

• La estabilidad de β-H2CO3 durante los ciclos de sublimación y recondensación es un hallazgo significativo para la astroquímica.
• La presencia de conformadores monoméricos de ácido carbónico en el polimorfo β contrasta con los hallazgos anteriores para el polimorfo α.
• Los factores entrópicos probablemente favorecen el ácido carbónico monomérico a la temperatura de sublimación de β-H2CO3.